【導讀】LED照明驅動技術一直是照明市場的重中之重，在業(yè)界內都是可圈可點的。本文主要追溯LED照明驅動的發(fā)展現(xiàn)狀與未來藍圖，歸納總結可調光的解決方案，對LED照明驅動進行了細致的分類。
LED照明驅動技術發(fā)展到現(xiàn)在，在業(yè)界已呈現(xiàn)多種解決方案并行的局面，本文主要討論可調光的LED照明驅動技術?？偨Y所有可調光解決方案，如果從拓撲結構上分，可以歸納為兩級AC/DC轉換LED電流驅動方案、單級AC/DC轉換LED電流驅動方案、線性AC/DC轉換LED電流驅動方案；從調光控制接口上分，可以歸納為切相調光LED電流驅動方案(又稱為晶閘管調光LED電流驅動方案)和智能接口調光LED電流驅動方案(主要分為I2C接口調光和PWM接口調光兩種)，智能接口控制信號又可以分為ZigBee、藍牙、Wi-Fi芯片的相關接口。綜上所述，LED照明驅動技術的相關分類可詳見圖1。
圖1：LED調光拓撲結構和調光控制分類
可調光解決方案的發(fā)展兩級AC/DC轉換LED電流驅動方案曾經(jīng)由于良好的性能和無輸出電流紋波而被業(yè)界所廣泛接受，但是這種方案成本太高。在2012年Marvell公司成功推出性能優(yōu)越的單級AC/DC轉換LED電流驅動方案EM8183后，兩級AC/DC LED電流驅動方案逐漸被業(yè)界所放棄。另一方面，線性AC/DC轉換LED電流驅動方案已經(jīng)在技術領域討論和在業(yè)界存在接近十年之久，這一方案因為其在切相調光時無法克服的電流紋波和閃爍指數(shù)而始終沒有被業(yè)界接受。目前，單級AC/DC轉換LED調光電流驅動方案由于其優(yōu)越的性價比已經(jīng)成為LED調光解決方案的主流。這里主要討論單級AC/DC轉換LED電流控制的切相調光和智能接口調光解決方案。
單級AC/DC轉換電流控制方案
切相調光(晶閘管調光)的關鍵是LED驅動器在任何工作點都可以提供足夠的擎住電流(Latching Current)和維持電流(Holding Current)。足夠的擎住電流和維持電流是晶閘管在物理上滿足正常工作的條件。在這一基礎上，LED驅動器在性能上要保證精確的電流控制、足夠的調光器兼容性、平滑的調光曲線、足夠寬的調光范圍、足夠低的閃爍指數(shù)等。
LED驅動器在可靠性上要保證較高的效率、足夠低的熱損耗、無突出熱點和足夠長的產(chǎn)品生命周期。此外，盡量降低LED驅動器工作時的音頻噪聲也是產(chǎn)品成功的關鍵之一。在上述這些方面，業(yè)界都有很多相關的專利技術。其中Marvel l在這一領域擁有超過70項美國和國際專利保證產(chǎn)品的性能，同時還能保護公司和客戶的利益。
作為業(yè)界第一個單級AC/DC轉換LED電流控制方案，Marvell在2 012年成功推出性能優(yōu)越的切相調光LED 驅動芯片EM8183。該驅動芯片在業(yè)界推出的最初階段即被LED照明領域的領先企業(yè)所接受和采用。EM8183 LED驅動芯片給相關的企業(yè)和客戶帶來了巨大的利益，并推動了照明領域的技術發(fā)展和創(chuàng)新，并在切相調光的創(chuàng)新上奠定了其在業(yè)界的經(jīng)典地位。繼EM8183之后，Marvell在2014年初又推出了第二代切相調光LED驅動芯片EM8187。該驅動芯片在EM8183的基礎上，提高了在調光器兼容性、效率和EMI方面的性能，并降低了系統(tǒng)的成本。EM 8187應用了多項Marvel l專利技術以提高其在兼容性、熱損耗控制、效率、調光性能方面的性能。圖2是EM8187單級切相調光解決方案的參考電路板圖，EM8187需要極少的外圍器件，同時提供了整個系統(tǒng)極高的可靠性和卓越的性價比。
圖2：單級切相調光系統(tǒng)參考電路板圖
圖3：單級智能調光系統(tǒng)參考電路板圖
智能調光性能逐步提升
在LED智能調光技術方面，現(xiàn)階段業(yè)界也主要選擇了性價比優(yōu)越的單級AC/DC轉換驅動方案，而LED智能調光接口的選擇主要有I2C接口和PWM接口兩種。因為只需要一個接口控制信號，因而PWM接口具有連接簡單的特點，這也有利于軟件的實現(xiàn)。但是在低端光通量的工作狀態(tài)下，PWM接口調光方案通常會有階梯調光的現(xiàn)象，即通常所說的低端階梯調光問題，這是因為PWM精度不夠或硬件軟件不夠匹配所造成的。I2C接口智能調光需要兩個連接信號，I2C智能調光可以達到優(yōu)越的性能和平滑的低端光效輸出。更加重要的是，I2C接口除了調光控制之外，還提供了數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)墓δ埽蓪崿F(xiàn)并為LED照明的云端接入提供基本的功能單元。Marvell在2014年1月推出了業(yè)界第一個I2C接口單級AC/DC轉換驅動方案EM8189。
EM8189 I2C接口單級智能調光解決方案可以達到1%的調光精度、平滑的調光性能、較低的待機功耗(< 250mW)和優(yōu)秀的整機性價比。EM8189 IC可以連接ZigBee、藍牙、Wi-Fi接口并配合相關的軟件提供優(yōu)異的智能調光系統(tǒng)。EM8189在推出后即被美國指標照明公司評估為智能調光的第一選擇并推出了相關的產(chǎn)品。圖3是EM8189智能調光方案的參考樣板，從中可以看出EM8189智能調光方案的外圍器件是很少的。這為最終調光產(chǎn)品的性價比和可靠性提供了基本保證。圖4是EM8189智能調光方案的調光性能曲線，從圖4可以看出，EM8189智能調光方案具有極好的線性性能，同時具有從高端到低端和從低端到高端的高度重合性，配合相關的軟件設計，可以實現(xiàn)客戶所需要的從線性調光到指數(shù)調光的任意調光曲線。
圖4：EM8189智能調光方案的調光性能曲線圖
LED照明發(fā)展到今天，已經(jīng)經(jīng)歷了若干技術創(chuàng)新階段和重組，這種趨勢還會繼續(xù)發(fā)展下去并直至飽和。與此同時，LED驅動技術仍然還存在著若干問題需要解決，其中包括EMI、噪聲和可靠性等；產(chǎn)品在性能上還存在著若干方面需要提升，包括兼容性、效率、產(chǎn)品離散性等；LED照明在整燈光效上也會繼續(xù)提高，在成本上還會進一步加以降低。當然，無論在哪一方面獲得成功，都有賴于控制技術的努力突破和制造工藝的推陳出新，這些迫切需要更多的LED照明相關企業(yè)發(fā)揮自己所長，共同引領技術創(chuàng)新和市場應用的新潮流。相關閱讀：
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